專利名稱：渦輪噴氣發(fā)動機(jī)短艙的進(jìn)氣道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航空領(lǐng)域，特別涉及到一種渦輪噴氣發(fā)動機(jī)短艙進(jìn)氣道。
背景技術(shù)：
渦輪噴氣發(fā)動機(jī)上配備的短艙通常都是由近似環(huán)形部件裝配而成，所述環(huán)形部件都是以渦輪噴氣發(fā)動機(jī)軸線附近的軸線為中心。從上游向下游，短艙相繼包括進(jìn)氣道、圍繞渦輪噴氣發(fā)動機(jī)風(fēng)扇的風(fēng)扇整流罩，以及構(gòu)成噴管的后部。短艙的進(jìn)氣道可以向渦輪噴氣發(fā)動機(jī)提供大量空氣，所述空氣足以確保發(fā)動機(jī)在飛行條件下工作。為此，進(jìn)氣道大體上包括-上游環(huán)形唇部，其符合空氣動力學(xué)的外形的確定旨在向風(fēng)扇和各個壓氣級提供 足夠的空氣；以及-下游環(huán)形結(jié)構(gòu)，由內(nèi)部和外部構(gòu)成，所述內(nèi)部將進(jìn)入的空氣輸往風(fēng)扇葉片，所述外部促進(jìn)空氣流動，沿短艙將阻力降到最低。從SNECMA公司專利申請文件FR 2 934 247中，可以看出生產(chǎn)一種渦輪噴氣發(fā)動機(jī)短艙的進(jìn)氣道，包括構(gòu)成前緣的上游唇部，和下游結(jié)構(gòu)，二者都為環(huán)形，均以短艙縱軸為中心，下游機(jī)構(gòu)通過鉚接形式的固定裝置在其各自上游端部連接到唇部上。在該文件中，下游結(jié)構(gòu)包括兩個環(huán)形結(jié)構(gòu)件，分別構(gòu)成內(nèi)外環(huán)形空氣動力壁，這些壁圍繞短艙縱軸同軸布置，一個在另一個的內(nèi)部，并通過各自上游端部連接到唇部上。另夕卜，外結(jié)構(gòu)的下游端構(gòu)成了徑向延伸的周緣外殼，從而將進(jìn)氣道與艙室隔開，后者由風(fēng)扇整流罩和渦輪噴氣發(fā)動機(jī)機(jī)匣分隔而成，并首先與所述下游外結(jié)構(gòu)件再與風(fēng)扇整流罩形成機(jī)械連接。下游環(huán)形結(jié)構(gòu)件通常由復(fù)合材料制成，例如，復(fù)合材料可采用輕輕型碳纖維來加強(qiáng)。上游環(huán)形唇部本身則由金屬材料來構(gòu)成，例如，鋁合金，其形式為三塊鋁板，通過塑性成型制成，并采用鑲接片相互連接。這種進(jìn)氣道存在幾個缺點。首先，唇部的特別組成分為三個部分(三塊鋁板)，需要幾次作業(yè)。其次，由于鑲接片的尺寸大體上與所要形成的鋁板的縱向尺寸成比例，這些鋁板層面上的空氣流動，特別是鑲接片層面上的空氣流動，會受到巨大阻力，因為鑲接片的使用會促成向湍流限定層過渡。為此，鋁板的縱向尺寸受到限制，除非鑲接片向下游偏離，從而抑制這種過渡。為了克服這些缺點，也可以采用復(fù)合材料來制作上游環(huán)形唇部，或者將上游唇部和下游唇部制成一個整體，同樣采用復(fù)合材料制成。然而，在這種情況下，因為復(fù)合材料的剛性不如金屬，必須加大材料的厚度，從而可取得相同程度的剛性和能量吸收，結(jié)果，唇部的重量就會大于金屬。實際上，因為唇部易受到鳥或冰雹的撞擊，必須采用一種能夠吸收撞擊能量的材料來制成。然而，由于其需要變形能力，相對于其質(zhì)量來講，金屬比復(fù)合材料更能吸收能量。為此，復(fù)合材料制成的唇部，采用相同的抗撞擊力，則會比鋁制成的更重。
此外，唇部通常用來消除進(jìn)氣口上的冰霜，將發(fā)動機(jī)處獲得的熱空氣傳遞到唇部，從而防止結(jié)冰。然而，金屬制成的唇部與復(fù)合材料制成的唇部相比，更能耐高溫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是消除這些缺陷，為此，本發(fā)明提出了一種渦輪噴氣發(fā)動機(jī)短艙的進(jìn)氣道，包括上游環(huán)形唇部和下游環(huán)形外結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述上游環(huán)形唇部和所述下游環(huán)形外結(jié)構(gòu)為復(fù)合材料制成的單件，而且其特征還在于，所述上游唇部(13)用金屬層覆蓋，特別是，后者采用電沉積或塑性成型形成。通過本發(fā)明，可獲得一種進(jìn)氣道，其唇部采用復(fù)合材料制成。此外，由此而沉積或成形的金屬層抗腐蝕能力要優(yōu)于復(fù)合材料，與此同時，具有良好的優(yōu)美外觀。另外，金屬層也可提高抗撞擊能力，抗鳥或冰雹的撞擊。然而，應(yīng)該指出的 是，對于較大尺寸的撞擊(諸如葉片損失這種撞擊)，金屬層的足夠厚度是很重要的，因此，不一定要降低唇部的總厚度。此外，因為構(gòu)成上游唇部和下游外結(jié)構(gòu)的部件為一單件，本發(fā)明則不必使用鑲接片，這樣，就可以提供非常有規(guī)律的橫截面，該橫截面不會對外側(cè)的空氣動力流動帶來干擾。另外，還需注意的是，采用單件制成的進(jìn)氣道扇形體，所述單件包括上游環(huán)形唇部和下游外結(jié)構(gòu)，可以獲得盡可能最大尺寸的整體部件，從而無需增加沿進(jìn)氣道外部的厚度，并能改善空氣動力特性。最后，還應(yīng)指出的是，單個部件采用復(fù)合材料制成，例如，碳，這種復(fù)合材料可以很容易地制成圓周形的整體唇部，無需分段制作唇部(盡管依然可以分段制作)。根據(jù)優(yōu)選的實施例，金屬層包括上游環(huán)形唇部和下游環(huán)形外結(jié)構(gòu)上游端。因此，可防止出現(xiàn)任何空氣動力不足，因為單件部件不會增加其厚度。根據(jù)另一個具體實施例，復(fù)合材料制成的單件部件上設(shè)有一種艙，可以防止金屬和復(fù)合材料之間的過渡增加厚度。根據(jù)有利實施例，金屬層均勻地覆蓋了進(jìn)氣道的上游端，從而更能防止進(jìn)氣道外壁層面上出現(xiàn)的任何空氣動力不足。根據(jù)另一個具體實施例，金屬層稍稍嵌入到復(fù)合材料中，目的是防止增加厚度。如果根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)氣道也包括下游環(huán)形內(nèi)部結(jié)構(gòu)，單件制成的所述進(jìn)氣道的扇形體包括至少部分內(nèi)部結(jié)構(gòu)。為此，進(jìn)氣道可以采用單件整體制成，從而省略了大量頗費(fèi)時間的操作。而且，還應(yīng)注意的是，進(jìn)氣道的外部至為重要，因為正是在這個部位，空氣動力性能很可能會受到損害。根據(jù)不同的實施例，單件整體部件采用單件整體環(huán)形部件(圍繞360° )或通過單件的兩個半環(huán)形部件(圍繞180° )而構(gòu)成。根據(jù)有利實施例，下游環(huán)形外結(jié)構(gòu)的下游端構(gòu)成了短艙的周緣外殼，其可以限制將周緣隔壁鉚接到下游結(jié)構(gòu)內(nèi)壁和外壁上的那些頗費(fèi)時間的操作次數(shù)，這些操作都是在單個整體部件上進(jìn)行。優(yōu)選地，金屬層包括鈦，這種材料具有特別好的抗腐蝕和抗沖擊能力。本發(fā)明還涉及到雙流路渦輪噴氣發(fā)動機(jī)，其進(jìn)氣道根據(jù)其中一個上述實施例構(gòu)成。本發(fā)明還涉及到渦輪噴氣發(fā)動機(jī)短艙進(jìn)氣道制造工藝，包括上游環(huán)形唇部和下游環(huán)形外結(jié)構(gòu)，該工藝的特征在于-所述上游環(huán)形唇部和所述下游環(huán)形外結(jié)構(gòu)都是采用復(fù)合材料單個部件構(gòu)成；以及-金屬層，其特別是采用電沉積或塑性成型構(gòu)成，可膠結(jié)到上述上游唇部上。


通過附圖，可以更好地理解本發(fā)明，附圖如下-圖I為雙流路式渦輪噴氣發(fā)動機(jī)縱向截面示意圖，其進(jìn)氣道根據(jù)本發(fā)明而構(gòu)成； -圖2為圖I所示渦輪噴氣發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道的放大示意圖；以及-圖3為現(xiàn)有技術(shù)的進(jìn)氣道的示意圖，以作對比。
具體實施例方式為了更好地理解附圖，相同的附圖標(biāo)記用來標(biāo)明相同的技術(shù)部件。圖I中的渦輪噴氣發(fā)動機(jī)I為雙流路式和雙體式發(fā)動機(jī)，圍繞軸線X-X’軸對稱。按照已知方式，在作為其不同裝置的外殼的短艙2內(nèi)，這種渦輪噴氣發(fā)動機(jī)I包括進(jìn)氣道3，流入空氣F可經(jīng)由此處進(jìn)入，以便然后流過進(jìn)氣風(fēng)扇4。該氣流F然后經(jīng)由中間機(jī)匣5而分為兩個流路，分別是主流路FP和副流路FS，中間機(jī)匣的端部構(gòu)成了分離器管口。在以下的說明中，術(shù)語”上游”和“下游”都是系指在渦輪噴氣發(fā)動機(jī)I內(nèi)空氣流動方向上沿縱軸X-X’的軸向位置。副流路FS流過整流級，然后在渦輪噴氣發(fā)動機(jī)下游排出。主流路FP接連流過低壓壓氣級6、高壓壓氣級7、燃燒室8、高壓渦輪級9和低壓渦輪級10，最后經(jīng)由噴管(圖中未不)從潤輪噴氣發(fā)動機(jī)排出。這種渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的短艙2為環(huán)形，圍繞縱軸X-X’至少大體同軸布置?？梢酝ㄟ^氣流的外部和內(nèi)部空氣動力流動管路來輸送渦輪噴氣發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的氣流。進(jìn)氣口 3包括進(jìn)氣道11以及進(jìn)氣錐體12，進(jìn)氣口的軸線在渦輪噴氣發(fā)動機(jī)I軸線X-X’附近。進(jìn)氣錐體允許總氣流F圍繞縱軸X-X’進(jìn)行空氣動力導(dǎo)向和分布。短艙的進(jìn)氣道11構(gòu)成了渦輪噴氣發(fā)動機(jī)I的上游開口，其內(nèi)部空氣動力表面形成渦輪噴氣發(fā)動機(jī)I內(nèi)氣流的上游外殼。該進(jìn)氣道11包括-構(gòu)成前緣的上游環(huán)形唇部13，唇部的空氣動力輪廓設(shè)計成可以最佳方式獲得進(jìn)氣風(fēng)扇4和壓氣機(jī)6和7的所有必需的空氣；-呈筒體形式的下游環(huán)形結(jié)構(gòu)14，該結(jié)構(gòu)14設(shè)計成可將進(jìn)入空氣輸往風(fēng)扇4葉片處。參照圖I，環(huán)形下游結(jié)構(gòu)14包括第一下游環(huán)形外結(jié)構(gòu)14Ex和第二下游環(huán)形內(nèi)結(jié)構(gòu)141η，二者分別構(gòu)成了相對于渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的兩個外環(huán)形空氣動力壁14Ex和內(nèi)環(huán)形空氣動力壁141η,這兩個壁圍繞短艙縱軸X-X’至少大體同軸地布置成一個在另一個的內(nèi)部。這些結(jié)構(gòu)14Ex和141η在環(huán)形唇部下游端相連(具體是，圖2所示外結(jié)構(gòu)14Ex的上游端 14A)。更具體地說，參照圖2，該圖具體示出了圖I所示渦輪噴氣發(fā)動機(jī)I進(jìn)氣道11，所述進(jìn)氣道11采用單件整體部件15制成，其包括唇部13和外下游結(jié)構(gòu)14EX。進(jìn)氣道的內(nèi)下游結(jié)構(gòu)件141η(如圖2虛線所示)本身并不構(gòu)成單件部件15的組成部分。在唇部13的內(nèi)下游邊緣和結(jié)構(gòu)141η的壁之間設(shè)有鑲接片，以便將其裝配到部件15上。根據(jù)另一個不同實施例，整體部件15還可以包括該內(nèi)部下游結(jié)構(gòu)件141η。為此，根據(jù)不同方式，進(jìn)氣道11可以采用單件15整體環(huán)形部件圍繞360°來制成，或采用圍繞180°延伸的扇形體形式以單件兩部分制成，或者任何數(shù)量的扇形體，只要這些扇形體的裝配可以構(gòu)成圍繞360°的環(huán)形部件的相等部件即可。然而，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員會注意到，進(jìn)氣道11優(yōu)選采用圍繞360 °的單件整體環(huán)形部件制成，這可以避免一例如一通過鉚接來機(jī)械連接幾個部件，鉚接會在進(jìn)氣道層面上造成表面不連續(xù)性，因此而損害到裝置的氣動力性能。該部件15，或裝配成可構(gòu)成該部件相等的每塊部件，都采用增強(qiáng)復(fù)合材料制成，例如，碳纖維，可使得短艙在一定程度上減輕重量。根據(jù)本發(fā)明，上游唇部13，和可選擇地，下游外結(jié)構(gòu)14Ex的上游部分，采用金屬層16來覆蓋，后者例如采用鈦制成，用來首先增強(qiáng)耐氧化和腐蝕性，以及抗所述唇部的沖擊，其次是，有選擇地改善其表面特性。為了制成該層，可進(jìn)行電沉積，即所屬領(lǐng)域技術(shù)人員都知道如何實施的一種工藝。更確切地說，電沉積工藝可包括執(zhí)行如下步驟-模具，其形狀與將要應(yīng)用金屬層的形狀相同，浸潰在氨基磺酸鎳溶液中；-向模具施加電流；·-在模具上沉積一層鎳；-將鎳層與模具分離；-將鎳層轉(zhuǎn)移到復(fù)合材料制成的部件上；-通過粘合劑將金屬層粘結(jié)到復(fù)合材料部件上。根據(jù)實施該電沉積工藝的其它方式，可以使用其他金屬，諸如鈦。根據(jù)電沉積工藝的另一種不同實施方式，可以將部件15的上游端浸入到容器中，例如一種平行六面體形式，容器中裝有金屬電沉積液體槽。所述槽為鈦金屬槽，當(dāng)然，根據(jù)預(yù)期用途，也可使用其它類型槽，例如鉬槽(Pt2+，Pt4+離子)，槽內(nèi)使用添加劑，目的是使電流產(chǎn)生器產(chǎn)生的電流流過并在浸潰在槽內(nèi)的陽極和陰極之間循環(huán)，從而將鈦涂層沉積到部件15上。為了控制金屬電沉積槽的一定物理特性(特別是含有金屬部件和添加劑)，特別是，但并不是唯一的，控制所沉積的金屬涂層的厚度和涂層外觀和亮度，可以分別使用浸入槽內(nèi)的兩個陽極和陰極電極，和連接兩個電極的電流產(chǎn)生器。這種控制裝置，通常稱之為霍爾槽，美國專利文件US 2，149，344對此進(jìn)行了更為廣泛地描述。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，為了用金屬層來覆蓋上游唇部13，可以利用另一種塑性成型的沉積工藝，這也是所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的。而后，采用塑性變形所構(gòu)成的薄板可以直接粘結(jié)到唇部13上。根據(jù)預(yù)期用途，可以采用其中一個或另一個所述工藝，目的是用金屬層來覆蓋唇部13。特別是，避免將部件本身浸潰在槽內(nèi)，因為這會有損于纖維的機(jī)械特性，損害連接所述纖維的有機(jī)樹脂的導(dǎo)電性。在本實施例中，下游外結(jié)構(gòu)14Ex的端部14B設(shè)計成可以延伸，從而直接構(gòu)成短艙2的周緣外殼17，從航空動力學(xué)角度來看，相應(yīng)地改善了所述短艙的性能，因為后者在其表面上不再使用任何固定裝置(例如，鉚釘)，固定裝置會引起短艙附近空氣動力流動出現(xiàn)中斷現(xiàn)象。在此應(yīng)該指出的是，僅可以將上游唇部13和下游外結(jié)構(gòu)件14Ex做成單件15整體部件，因為下游內(nèi)結(jié)構(gòu)141η裝有聲處理裝置。然而，優(yōu)選地，進(jìn)氣道11的盡可能大的部分采用復(fù)合材料制成，因為這會簡化進(jìn)氣道的制作和連接操作過程。另外，還應(yīng)指出的是，進(jìn)氣道上游端的環(huán)形部分僅一個扇形體采用金屬層覆蓋。通過比較，圖3示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的進(jìn)氣道，其中，環(huán)形唇部13和環(huán)形下游結(jié)構(gòu) 14為兩個不同的部件，例如，二者通過環(huán)形鑲接片18機(jī)械連接，這種鑲接片18通過多個鉚釘(圖中未示)連接到唇部13和結(jié)構(gòu)14上，這些鉚釘則有規(guī)律地分布在縱軸X-X’的周圍。在這種實施例中，人們會發(fā)現(xiàn)，存在著進(jìn)氣道外表面出現(xiàn)中斷的風(fēng)險，這是導(dǎo)致空氣動力性能低的原因。上面已經(jīng)介紹了本發(fā)明通過電沉積或塑形成型構(gòu)成金屬層16，但人們都會明白，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員會了解如何使本發(fā)明適應(yīng)生產(chǎn)所述金屬層的不同方法，只要所屬金屬層可覆蓋進(jìn)氣道11的上游端。
權(quán)利要求
1.一種渦輪噴氣發(fā)動機(jī)短艙(2)的進(jìn)氣道(11)，包括上游環(huán)形唇部(13)和下游環(huán)形外結(jié)構(gòu)(14Ex)，其特征在于，所屬上游環(huán)形唇部(13)和所述下游環(huán)形外結(jié)構(gòu)(14Ex)采用單件(15)復(fù)合材料制成，其中，所述上游唇部(13)由金屬層(16)覆蓋，特別是，所述金屬層采用電沉積或塑性成型形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的進(jìn)氣道，其特征在于，金屬層(16)覆蓋上游唇部(13)和下游環(huán)形外部結(jié)構(gòu)(14Ex)的上游端(14A)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的進(jìn)氣道，其特征在于，金屬層(16)均勻地覆蓋進(jìn)氣道(11)的上游端。
4.根據(jù)前面其中一項權(quán)利要求所述的進(jìn)氣道，其特征在于，進(jìn)氣道(11)還包括下游環(huán)形內(nèi)部結(jié)構(gòu)(141η)，所述進(jìn)氣道(11)的扇形體采用單件(15)制成，包括至少一部分內(nèi)部結(jié)構(gòu)(141η)ο
5.根據(jù)前面其中一項權(quán)利要求所述的進(jìn)氣道，其特征在于，單件(15)整體部件是采用在單件的唯一環(huán)形部件形成。
6.根據(jù)前面其中一項權(quán)利要求所述的進(jìn)氣道，其特征在于，下游環(huán)形外結(jié)構(gòu)(14Ex)的下游端(14B)形成短艙(2)的周緣外殼(17)。
7.根據(jù)前面其中一項權(quán)利要求所述的進(jìn)氣道，其特征在于，金屬層(16)包括鈦。
8.一種雙流路渦輪噴氣發(fā)動機(jī)(1)，其進(jìn)氣道(11)采用權(quán)利要求I到7其中一項所述形成。
9.一種生產(chǎn)渦輪噴氣發(fā)動機(jī)短艙(2)進(jìn)氣道(11)的工藝，包括上游環(huán)形唇部(13)和下游環(huán)形外結(jié)構(gòu)(14Ex)，該工藝特征在于 -所述上游環(huán)形唇部(13)和所述環(huán)形外結(jié)構(gòu)(14Ex)采用復(fù)合材料制成的單件(15)形成；以及 -金屬層(16)，特別是采用電沉積或塑性成型來形成，粘結(jié)到所述上游唇部(13)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種渦輪噴氣發(fā)動機(jī)短艙的進(jìn)氣道(11)，包括上游環(huán)形唇部(13)和下游外環(huán)形結(jié)構(gòu)(14Ex)。本發(fā)明的特征在于，上游環(huán)形唇部(13)和下游外環(huán)形結(jié)構(gòu)(14Ex)采用單件(15)復(fù)合材料制成，而且其特征還在于，所述上游唇部(13)由金屬層(16)覆蓋，特別是，所述金屬層采用電沉積或塑性成型形成。本發(fā)明還涉及帶有由此而形成的進(jìn)氣道(11)的渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)，和生產(chǎn)這樣一種進(jìn)氣道(11)的方法。
文檔編號B64D29/00GK102947182SQ201180029985
公開日2013年2月27日 申請日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者沃特·鮑克, 皮埃爾-阿蘭·吉恩-瑪麗·飛利浦·休斯·休亞德, 波尼特·馬克·米歇爾·飛維萊特 申請人:斯奈克瑪